DE3340360C2 - Elektrolysebehälter - Google Patents

Abstract

Bei Elektrolyse-Anlagen, die in einem gemeinsamen Behälter eine Mehrzahl von elektrisch hintereinandergeschalteten Anoden- bzw. Kathodenplatten besitzen, hat die gleichmäßige Zuführung bzw. Durchströmung der einzelnen Zellen größte Bedeutung. Erfindungsgemäß wird der Zulauf, aber auch nach Möglichkeit der Ablauf, unter den Flüssigkeitsspiegel verlegt, und eine Verteilertasche zur gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit wird zwischen den Zulauf bzw. Ablauf der Flüssigkeit und deren Eintritt bzw. Austritt aus dem Elektrolyse-Behälter geschaltet.

Description

mäßig abgeführt wird, damit jeder Quadratmillimeter der Platten — und das sind meistens sehr viele in einem solchen Behälter — gleichmäßig vom Flüssigkeitsstrom beaufschlagt wird und somit ein sehr gleichmäßiger Niederschlag erfolgt

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß der Flüssigkeits-PufferbehäJter von einer parallel zur Einlaßseite des Elektrolysebehälters angeordneten Zwischenwand gebildet wird, deren obere Kante unter dsm Flüssigkeitsspiegel des Elektrolysebehälters liegt, während die Unterkante und die Seitenkanten dieser Zwischenwand flüssigkeitsdicht mit dem Elektrolysebehälter nach Art einer Trennwand verbunden sind.

Man kann auch mit einem sehr geringen konstruktiven Aufwand arbeiten, wenn man auf der Einlaßseite und zweckmäßigerweise auch auf der Auslaßseite in dem Elektrolysebehälter Trennwände anbringt

Man kann sich mit dieser Vorrichtung auch anpassen, je nachdem, ob man den Behälter von oben oder unten mit dem flüssigen Elektrolyten beschicken wilL

Eine Möglichkeit besteht darin, daß der Zulauf in den Flüssigkeits-Pufferbehälter von unten unter Flüssigkeitsdruck erfolgt

Hier wird also durch die Verwendung eines speziellen Pufferbehälters erreicht, daß gewissermaßen unter hydraulischem Druck eine sehr gleichmäßige Verteilung stattfindet

Will man den Behälter von oben beschicken, dann ist es wesentlich, daß der Zulauf in den Flüssigkeit* Pufferbehälter über einen weiteren vorgelagerten Pufferbehälter erfolgt, der von oben beschickt wird.

Die Ausbildung des Pufferbehälters bzw. der Trennwände kann verschieden sein.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die obere Kante der Zwischenwand den Flüssigkeitsspiegel des Elektrolysebehälters überragt und Einlaßöffnungen in der Zwischenwand unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet sind.

Es ist je nach der Größe des Elektrolysebehälters und der Art des flüssigen Elektrolyten auch möglich, daß die Einlaßöffnungen etwa in mittlerer Höhe des Flüssigkeitsstandes angeordnet den Flüssigkeitsstrom gleichmäßig zwischen die Elektroden leiten.

Wiederum ist es möglich, daß statt vieler Einlaßöffnungen diese zu einem Schlitz zusammengefaßt sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß mehrere, eine syphonartige Vorlage bildende Zwischenwände vorhanden sind.

Durch die Anwendung mehrerer Trennwände wird man immer differenzierter den Flüssigkeitsstrom gleichmäßig auch in einem noch so großen Elektrolysebehälter mit noch so vielen Elektroden verteilen.

Wichtig ist, daß die Auslaßseite ebenfalls eine oder mehrere Zwischenwände aufweist und der Ablauf unterhalb des Flüssigkeitsspiegels durch einzelne öffnungen und/oder Schlitze vergleichbar wie beim Einlaß erfolgt

Nach dieser Ausführung kann man die verschiedensten Ausbildungen auf der Einlaßseite mit der Auslaß-Seite kombinieren. Zum Beispiel kann man auf der Einlaßseite zwei Trennwände und auf der Auslaßseite nur eine Trennwand anwenden, oder man verwendet auf Einlaß- und Auslaßseite die gleichen Verteilungsvorrichtungen für den Flüssigkeitsstrom. Je nach den Erfordernissen kann man i. B. in den Zwischen- bzw. Trennwänden auf der Einlaßse'te die Einlaßöffnungen oben, aber immer noch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels anordnen, während sie auf der Auslaßseite weiter unten liegen. Wesentlich ist immer, daß die Flüssigkeit in den Elektrolysebehälter immer durch öffnungen, Schlitze. Überlaufkanten und ähnliches, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen, ein- bzw. austreten kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt

Fig. 1 zeigt schematisch den Strömungsverlauf in einem Elektrolysebehälter.

F i g. 2 zeigt schematisch einen nach der Erfindung ausgebildeten Elektrolysebehälter.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausbildung einer Zw ischenwand wie in F i g. Z

F i g. 4 zeigt eine weitere mögliche Ausbildung einer Zwischenwand.

In der F i g. 1 zeigt die Pfeilrichtung 1 den Flüssigkeitsstrom des flüssigen Elektrolyten durch den Elektrolysebehälter 3. Dabei tritt der Flüssigkeitsstrom auf der Einlaßseite 6 ein und verläßt den Behälter auf der Auslaßseite 18. Elektroden 16 sind als Anoden bzw. Kathoden hintereinandergeschaltet Dabei h* die gleichmäßige Zuführung bzw. Durchströmung der sjnzel.nen Zellen von größter Bedeutung.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Fig.2 wird der Flüssigkeitsstrom in Pfeilrichtung 1 über einen Zulauf 14 von oben beschickt In diesem Fall muß ein vorgeschalteter Pufferbehälter 13 vorhanden sein, den der Flüssigkeitsstrom in Pfeilrichtung 24 durchströmt Er tritt dann, von unten die zusätzliche Zwischenwand 17 umströmend, in den FBssigkeits-Pufferbehälter 5 ein. Der Flüssigkeits-Pufferbehälter wird von einer Zwischenwand 7 gebildet, deren Seitenkanten 10,11 wie z. B. die Fig.3 zeigt, und die untere Kante 9 flüssigkeitsdicht mit dem Behälter 3 so verbunden sind, daß sie eine Trennwand bilden. In dieser Zwischenwand 7 sind dann Einlaßöffnungen 4 angeordnet Diese Einlaßöffnungen können entweder oben, in der Mitte oder auch irgendwie verteilt angeordnet sein. Gegebenenfalls wird man durch Versuche ermitteln, wie die gleichmäßigste Beaufschlagung der einzelnen Platten bei der Abscheidung erreicht wird. Wesentlich ist immer nur. daß cliese Einlaßöffnungen unter dem Flüssigkeitsspiegel 2 liegen. Der Elektrolyt wird dann so in Pfeil richtung 25 durch die einzelnen Zellen geleitet, daß die einzelnen Elektroden 16 eine gleichmäßige Verteilung des Flüssigkeitsstromes erfahren. In der F i g. 2 ist die obere Kante 15 der Zwischenwand 7 über dem Flüssigkeitsspiegel 2. damit die Einlaßöffnungen bzw. -schlitze 4 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 2 liegen. Es ist auch möglich, daß die obere Kante 8 der Zwischenwand 7 unter dem Flüssigkeitsspiegel 2 liegt und die Zwischenwand dann keine Einlaßöffnungen aufweist Der zugeführte Flüssigkeitsstrom wird dann unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 2 in Pfeilriditung 26 über diese Kante 8 strömen.

Schematisch ist in der F i g. 2 angedeutet, daß statt des oberen Zulaufes bzw. der oberen Beschickung- 14 auch ein unterer Zulauf 12 vorgesehen sein kann. Für diesen Fall würde dann der vorgeschaltete Pufferbehälter 13 entfallen.

Bei der Fig.4 ist noch einmal perspektivisch dargestellt, wie z. B. Einlaßöffnungen 4 unier dem Flüssigkeitsspiegel 2 im oberen Bereich innerhalb der Zwischenwand 7 angeordnet sein können.

In der F i g. 2 ist noch schematisch angedeutet, daß die Auslaßseite 18 auch entsprechend ausgebildet sein kann, wobei man jeweils einzelne Elemente der Einiaßseite mit anderen Elementen der Auslaßseite kombinieren kann, diese Elemente aber an sich gleich sind. Im

5 6 ;:;,

Ausführungsbeispiel sind, um eine Regulierung des : Flüssigkeilsspiegels 2 zu erreichen, in einer Zwischen- \l

wand 20 Abläufe 21 angeordnet. Diese Abläufe können ι

wiederum kreisförmig, schlitzförmig oder sonst irgend- ή

wie der Strömung angepaßt ausgebildet S'iin. Im Aus- 5 H

führungsbeispiel tritt dann die in Pfeilrichtung 25 an- Sj

kommende FlOssigkeitsströmung in Pfeilrichtung 27 in |

den Pufferbehälter 28 auf der Auslaßseite, der analog -

dem Pufferbehälter 5 auf der Einlaßseite ausgebildet sein kann. Eine weitere Zwischenwand 19, die im Ab- io «and 29 vom Boden des Behälters 3 angeordnet ist, gestattet dann, daß die abfließende Flüssigkeit in Pfeilrichtung 30 in den nachgeschalteten Behälter 23 eintritt.

Dort ist ein Überlauf 22 vorgesehen, d. h. die jetzt aus- '

strömende Flüssigkeit gelangt im freien Fall nach außen. 15 _;

Durch diesen Überlauf wird automatisch dafür gesorgt, '

daß der Flüssigkeitsspiegel 2 konstant bleibt

Hierzu! Blatt Zeichnungen 20

Claims (8)

1 2 so geführt, daß keine gleichmäßige Abscheidung an den Patentansprüche: Elektroden erfolgte. Diese ungleichmäßige Abschei dung ergibt sich, wenn die Flüssigkeitsverteilung in dem

1. Elektrolysebehälter mit unter dem Flüssigkeits- Behälter nicht absolut gleichmäßig ist

spiegel des Elektrolysebehälters liegendem Einlaß 5 Bisher ließ man zwar dosiert und möglichst gleichmäfür den Eintritt des flüssigen Elektrolyten in die Big im freien Strahl den flüssigen Elektrolyten in den Elektrolysezellen und Auslaß zur Abführung des Elektrolysebehälter strömen, und über einen Ablauf Elektrolyten sowie einem in Strömungsrichtung vor bzw. Oberlauf verließ dann wieder der Flüssigkeitsdem Einlaß liegenden Flüssigkeits-Pufferbehälter, strom, dem jetzt z. B. Kupfer entnommen wurde, den dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssig- io Behälter. Es ergab sich, daß an den Elektroden eine sehr keits-Pufferbehälter (5) durch eine parallel zur Ein- ungleichmäßige Abscheidung auftrat, bei der sich direkt laßseite (6) des mehrzelligen Elektrolysebehälters (3) Muster bildeten oder, wo die Strömung besonders stark angeordnete Zwischenwand (7) gebildet wird, deren war, gar keine Abscheidung stattfand.
Unterkante (9) und Seitenkanten (10, 11) flüssig- Es ist bereits ein Elektrolysebehälter bekannt, der ei-

keitsdicht mit dem Elektrolysebehälter (3) nach Art 15 nen unter dem Flüssigkeitsspiegel des Behälters liegeneiner Trennwand verbunden sind, wobei die obere den Einlaß für den flüssigen Elektrolyten in die Elektro-Kante (8) entweder unter dem Flüssigkeitsspiegel (2) lysezellen und einen Auslaß zur Abführung des Elektrodes Elektrolysebehälters liegt oder den Flüssigkeits- lyten sowie einen in Strömungsrichtung vor dem Einlaß spiegel (2) des Elektrolysebehälters überragt und in liegenden Flüssigkeits-Pufferbehälter aufweist In dieser diesem Fall Einlaßöffnungen (4) innerhalb der Zwi- 20 Anordnung wird die Elektroiysezelle jedoch nur über schenwand £J) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (2) eine einzige öffnung von unten her angeströmt, so daß angeordnet sind. keine gleichmäßige Verteilung des Elektrolyten erzielt

2. Elektrolysebehälter nach Anspruch 1, dadurch werden kann.

gekennzeichnet, daß zum Einbringen des Elektrolyts Bei Elektrolyseanlagen, die in einem gemeinsamen

in den Flüssigkeits-Pufferbehälter (5) von unten un- 25 Behälter eine Mehrzahl von elektrisch hintereinander

ter Flüssigkeitsdruck ein Zulauf (12) vorgesehen ist geschalteten Anoden- bzw. Kathodenplatten besitzen,

3. Elektrolysebehälter nach Anspruch 1, dadurch hat die gleichmäßig?. Zuführung bzw. Üurchströmung gekennzeichnet, daß das Einbringen des Elektrolyts der einzelnen Zellen größte Bedeutung. Durch die in den Flüssigkeits-Pufferbehälter (5) über einen gleichmäßige Abscheidung von z. B. Kupfer aus dem weiteren vorgelagerten Pufferbehälter (13) erfolgt, 30 flüssigen Elektrolyten an den Elektroden kann man der von oben über den Zulauf (14) beschickt wird. dann das abgeschiedene Kupfer sofort wieder weiter im

4. Elektroljsebehälter nach Anspruch 1 bis 3, da- Ätzverfahren verwenden. Es soll also hier u. a. ein Recydurch gekennzeichnet, daß di? Einlaßöffnungen (4) cling-Verfahren erreicht werden.

etwa in mittlerer Höhe des Flüssigkeitsstandes ange- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Elek-

ordnet sind. 35 trolysebehälter so auszubilden, daß eine absolut gleich-

5. Elektrolysebehälter nach Anspruch 4, dadurch mäßige Verteilung des flüssigen Elektrolyten auf die gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (4) zu ei- Elektroden erfolgt

nem Schlitz zusammengefaßt sind. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß der

6. Elektrolysebehälter nach Anspruch 1 bis 5, da- Erfindung durch einen Elektroiysehehälter mit unter durch gekennzeichnet, daß mehrere, eine syphonar- 40 dem Flüssigkeitsspiegel des Elektroiysebehälters lietige Vorlage bildende Zwischenwände (7, 17) vor- gendem Einlaß für den Eintritt des flüssigen Elektrolyhanden sind. ten in die Elektrolysezellen und Auslaß zur Abführung

7. Elektrolysebehälter nach Anspruch 1 bis 6, da- des Elektrolyten sowie einem in Strömungsrichtung vor durch gekennzeichnet, daß die Auslaßseite (18) dem Einlaß liegenden Flüssigkeits-Pufferbehälter, der ebenfalls eine oder mehrere Zwischenwände (19,20) 45 dadurch gekennzeichnet ist, daß der Flüssigkeits-Pufferaufweist und der Ablauf (21) unterhalb des Flüssig- behälter durch eine parallel zur Einlaßseite des mehrzelkeitsspiegels (2) durch einzelne öffnungen und/oder ligen Elektrolysebehälters angeordnete Zwischenwand Schlitze vergleichbar wie beim Einlaß erfolgt. gebildet wird, deren Unterkante und Seitenkanten flüs-

8. Elektrolysebehälter nach Anspruch 1 bis 7, da- sigkeitsdicht mit dein Elektrolysebehälter nach Art eidurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsspiegel 50 ner Trennwand verbunden sind, wobei die obere Kante (2) durch einen ins Freie führenden Überlauf (22), entweder unter dem Flüssigkeitsspiegel des Elektrolyder sich in einem durch die Zwischenwand (19) abge- sebehälters liegt oder den Flüssigkeitsspiegel des Elektrennten nachgeschalteten Behälter (23) befindet, trolysebehälters überragt und in diesem Fall Einlaßöffkonstant gehalten wird. nungen innerhalb der Zwischenwand unterhalb des

55 Flüssigkeitsspiegels angeordnet sind.

Aufgrund der speziellen Ausbildung des Elektrolysebehälters strömt der flüssige Elektrolyt nicht mehr frei in den Behälter, sondern gelangt nur über eine Flüssig-

Die Erfindung betrifft einen Elektrolysebehälter mit keitsvorlage in den Behälter. Durch diese Flüssigkeitsunter dem Flüssigkeitsspiegel des Elektrolysebehälters 60 vorlage wird erreicht, daß eine ganz gleichmäßige Beliegendem Einlaß für den Eintritt des flüssigen Elektro- aufschlagung der Elektroden durch den flüssigen Eleklyten in die Eiektrolysezellen und Auslaß zur Abführung trolyten erfolgt Nachdem die Geschwindigkeit des des Elektrolyten sowie einem in Strömungsrichtung vor Flüssigkeitsstroms vom Einlaß zum Auslaß hin sehr gedem Einlaß liegenden Flüssigkeits-Pufferbehälter. Die- ring ist, ist es gerade bei diesen geringen Strömungsgeser Elektrolysebehälter ist z. B. zur Abscheidung von 65 schwindigkeiten wichtig, die Vorrichtung so auszubil-Kupfer aus einem flüssigen Elektrolyten geeignet. den, daß auf der Einlaßseite die Zuführung des Flüssig-In den bisherigen Vorrichtungen wurde der flüssige keitsstromes ganz gleichmäßig erfolgt und analog auch Elektrolyt durch den mehrzelligen Elektrolysebehälter auf der Auslaßseite der Flüssigkeitsstrom wieder gleich-